NL8400941A - Drijfriem. - Google Patents

Description

f_ i 70 6120 Drijfriem.

De uitvinding heeft betrekking op een continue drijfriem, bestemd voor het synchroon overbrengen van mechanisch vermogen op efficiënte wijze en met een grote weerstand tegen vermoeidheid.

Er zijn diverse typen drijfriemen bekend die in staat zijn 5 mechanisch vermogen over te brengen en die zich van elkaar onderscheiden door de vorm van hun krachtoverbrengende doorsnede (rechthoekig of trapeziumvormig), door de materialen waaruit zij zijn vervaardigd en door de wapeningsstructuren die in deze materialen zijn ingebed met het doel de mechanische sterkte te vergroten. Er zijn 10 eveneens in bepaalde typen van deze riemen als zodanig werkzame tanden gevormd welke kunnen aangrijpen op corresponderende tanden waarmee de poelies zijn uitgerust waarover de riemen zijn geslagen, zodanig dat mechanisch vermogen kan worden overgebracht.

De bekende riemen van het beschreven type hebben echter een 15 aantal nadelen.

In de eerste plaats worden kritische trillingsfrequenties waargenomen zodra de snelheden tijdens normaal gebruik worden bereikt met als gevolg dat bijzonder hoge spanningen in de riemen zelf worden opgewekt. Deze ongunstige situatie wordt veroorzaakt door de massa 20 per lengte-eenheid van de riem, die in het bijzonder bij riemen van het in het voorgaande beschreven type hoog is.

Bovendien zijn de bekende drijfriemen niet erg flexibel als gevolg van de grote starheid van het materiaal waaruit zij zijn opgebouwd, als gevolg van hun door snede vorm en als gevolg van de aanwezig-25 heid van een wapeningsstructuur. Derhalve is het, teneinde de riemen op correcte wijze te laten aangrijpen op het oppervlak van de poelies waarover zij zijn geleid, nodig daarop in verhouding hoge trekspan-ningen uit te oefenen. In bepaalde gevallen is het echter als gevolg van de discontinuïteit van de riemstructuur, niet mogelijk deze boog-30 vormig te buigen, hetgeen nodig is gebleken voor een goede koppeling met het poelie-oppervlak, doordat de riem bij buiging de neiging heeft een veelhoekige configuratie aan te nemen.

Bovendien blijken de bekende riemen nogal veel lawaai te produceren, in het bijzonder bij hoge snelheden, als gevolg van de s 4 0 0 9 4 1 ί -2- aanzienlijke traagheidskrachten die tijdens rotatie van de riem worden opgewekt en door de discontinuïteit van hun structuur.

Tenslotte kunnen bepaalde riemen van het beschreven type uitsluitend transmissies bewerkstelligen tussen poelies waarvan de eve-5 naarvlakken in hoofdzaak in hetzelfde vlak liggen. Indien namelijk deze evenaarvlakken van de poelies niet samenvallen of indien zij zijn gemonteerd op een hoek met elkaar vormende assen, worden bepaal- i de onregelmatigheden in de transmissie waargenomen, dan wel abnormaal grote spanningen in de riem opgewekt die tot snelle breukvorming aan-10 leiding geven.

Het doel van de uitvinding is een continue drijfriem waarbij de in het voorgaande genoemde nadelen zijn vermeden en die derhalve niet alleen in staat is een hoog koppel over te brengen maar tevens een goede weerstand tegen vermoeidheid heeft, een uiterst gering 15 gewicht heeft en zeer flexibel is met een hoge mate van geruisloosheid en die in staat is beweging over te brengen tussen poelies die in verschillende vlakken liggen ofwel zijn gekoppeld met onderling niet- evenwijdige assen.

Hiertoe is een continue drijfriem voor het overbrengen van 20 beweging tussen twee elementen die elk roteerbaar zijn om een as en zijn voorzien van in radiale richting ten opzichte van genoemde as uitstekende pennen, welke pennen inschuifbaar zijn in corresponderende zittingen in de riem, volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de riem is vervaardigd uit een primair, polymeer, vervormbaar materiaal 25 met een Shore-A hardheid groter dan 759 en voorzien van een wapenings-structuur welke een aantal ringvormige elementen omvat die in het primaire materiaal zijn ingebed en zijn vervaardigd uit een secundair materiaal dat een rekvermogen heeft dat aanzienlijk kleiner is dan dat van het primaire materiaal. Verder is de riem gekenmerkt door het 30 feit dat de genoemde ringvormige elementen liggen in vlakken dis in hoofdzaak evenwijdig zijn aan het langsmiddenvlak van de riem. De in het voorgaande genoemde wapeningsstructuur omvat bij voorkeur ten minste twee reeksen van genoemde ringvormige elementen, elk aan één zijde van genoemde zittingen.

35 Ter verduidelijking van de uitvinding zullen, onder verwijzing naar de tekening en de tabellen, enige uitvoeringsvoorbeelden van de 8400941 i Λ -3- drijfriem worden beschreven.

Fig. 1 is een perspectiefaanzicht van een transmissie waarbij gebruik wordt gemaakt van de riem volgens de uitvinding; fig. 2 toont een stuk riem in een eerste uitvoeringsvorm; 5 fig. 3 is een vergrote detaildoorsnede volgens de lijn III-III in fig. 2; fig. 4 is een doorsnede overeenkomstig fig. 3 van een variant-uitvoering van de riem; fig. 5 is op vergrote schaal een doorsnede volgens de lijn 10 V-V in fig. 2? fig. 6 is een perspectiefaanzicht van een stuk riem in een tweede uitvoeringsvorm; fig. 7 is een perspectiefaanzicht van een stuk riem in een derde variantuitvoering; 15 fig. 8 toont schematisch de drukverdeling en de overdracht van krachten tijdens transmissie van beweging tussen de riem en de poelie waarover de riem is geslagen; en fig. 9 is een perspectiefaanzicht van een stuk riem in een verdere variantuitvoering daarvan.

20 In fig. 1 is de drijfriem volgens de uitvinding in zijn ge heel met het cijfer 1 aangegeven. De riem is geschikt voor overdracht van beweging tussen twee roteerbare elementen 2, 3 die vast zijn verbonden met assen A2, A3. De bovengenoemde elementen kunnen worden gevormd door poelies, rollen, trommels of elk ander element dat deel 25 kan uitmaken van een transmissie met een continue riem.

De riem volgens de uitvinding is ingericht voor samenwerking met de roterende elemeten 2 en 3 die elk zijn voorzien van een reeks pennen 4 die radiaal van het cilindrische buitenoppervlak 5 van het element uitsteken. De riem volgens de uitvinding is derhalve voorzien 30 van ten minste één-reeks zittingen waarop de corresponderende pennen 4 van de roterende elementen 2 en 3 kunnen aangrijpen. De bovengenoemde zittingen hebben in de uitvoeringsvorm volgens fig. 1-8 de vorm van cilindrische gaten 6.

De riem volgens de uitvinding is samengesteld uit een vervorm-35 baar, polymeer materiaal met een Shore-A hardheid van 75° en is voorzien van een wapeningsstructuur die een aantal ringvormige elementen 8 4 0 0 9 4 t -4- omvat, in de tekening in hun geheel aangegeven met het cijfer 7, welke elementen in het materiaal van de riem zijn ingebed en zijn uitgevoerd uit een ander materiaal dat een aanzienlijk geringere rekbaarheid heeft dan het materiaal waaruit de riem zelf is vervaardigd.

5 Elk van deze ringvormige elementen 7 liggen in een vlak dat zich in hoofdzaak evenwijdig aan het langsmiddenvlak van de riem uitstrekt, zoals duidelijk blijkt uit fig. 2. De wapeningsstructuur omvat bij voorkeur ten minste twee reeksen van ringvormige elementen 7, elk aangebracht aan één zijde van de gaten 6 in de riem en wel in het 10 horizontale middenvlak van de doorsnede (fig. 3) of anders daaronder (fig. 4). In deze. uitvoeringsvorm zijn voor het op geschikte wijze positioneren, van de twee reeksen ringvormige elementen 7, twee banden-3 aangebracht opzij van de gaten 6 en in elk van de banden 8 zijn de ringvormige elementen 7 ingebed. De breedte van deze banden is zodanig 15 gekozen dat, indien d de diameter van elk gat 6 voorstelt, de totale breedte _1 van de riem is gelegen tussen twee en vier maal de diameter d.

De riemdoorsnede is bij voorkeur rechthoekig en heeft derhalve een paar hoofdoppervlakken 9 en 10 die bij voorkeur met de öppervlak-20 ken van de gaten 6 zijn verbonden zoals blijkt uit de fig. 3, 4 en 5. Teneinde de overdracht van grote vermogens mogelijk te maken is de doorsnede d van elk gat 6 gelegen tussen 3/10 en 8/10 van de afstand £ (fig. 2) tussen de hartlijnen van twee opeenvolgende gaten 6.

De riem volgens de uitvinding kan een aantal reeksen gaten 6 25 bevatten waarvan de hartlijnen bijvoorbeeld in evenwijdige vlakken liggen zoals weergegeven in fig. 6. In deze uitvoeringsvorm bevindt zich aan elke zijde van alk van deze gatenreeksen een reeks ringvormige elementen 7 die elk, zoals ook bij de voorgaande uitvoeringsvorm, in een vlak liggen dat in hoofdzaak evenwijdig is aan het langsmidden-30 vlak van de riem.

De riemstructuur kan ook zijn uitgevoerd op de in fig. 7 weergegeven wijze, voorzien van gaten 6 die zich niet geheel door de riem heen uitstrekken en in dit geval is daar een bovenlaag 11 waarin de ringvormige elementen 7 van da wapeningsstructuur zijn ingebed, waar-35 bij alk van deze elementen, zoals bij de voorgaande uitvoeringsvormen, in een vlak ligt dat in hoofdzaak evenwijdig is aan het langsmiddenvlak van de riem.

840094f *4b -5-

In een andere uitvoeringsvorm van de riem volgens de uitvinding, afgebeeld in fig. 9, zijn de zittingen waarop de pennen 9 aangrijpen, niet uitgevoerd als cilindrische gaten maar als uitsparingen 13 met een boogvormige omtrek in de zijranden 9 van de riem. Het is 5 duidelijk dat deze uitsparingen, evenals de gaten 6 in de voorgaande uitvoeringsvorm, zijn ingericht voor samenwerking met de pennen 4 voor het overbrengen van bewegingen. Aldus heeft de riem gekerfde randen en de ringvormige elementen 7 bevinden zich in het centrale deel tussen de twee reeksen uitsparingen 18. 1 10 Het is gebleken dat indien het materiaal waaruit de riem is vervaardigd een polymeer is met een Shore-hardheid zoals in het voorgaande aangegeven (groter dan 75) en indien de structuur correspondeert met één van die welke in het voorgaande is weergegeven en beschreven, de riem een grote vervormbaarheid heeft die nodig is voor 15 een goede hechting op het buitenoppervlak 5 van de roterende elementen 2 en 3 zonder dat het daarbij nodig is een initiële trekkracht op de riem zelf en elastische vervormingen optreden in hoofdzaak met een boogvormige omtrek zoals nodig voor een correcte en constante aan-grijping van de gaten 6 op de pennen 4 van de roterende elementen 2 20 en 3. Materialen die bijzonder geschikt zijn gebleken voor het construeren van de riem volgens de uitvinding zijn rubbermengsels, diverse materialen die in rubberoplossingen zijn geïmpregneerd, polyuretha-nen en diverse andere polymeren, zelfs die welke zeer hard zijn.

De ringvormige elementen 7 van de wapeningsstructuur kunnen 25 zijn vervaardigd uit elk willekeurig materiaal met een rek die in hoofdzaak kleiner is dan die van het basismateriaal dat voor de riem is gebruikt. Voor dit doel komen in aanmerking staaldraden, glasvesei-koorden of -filamenten, polyesterkoorden of -filamenten, thermoplastische harsen zoals nylon, rayon of elke andere vezel die de in het voorgaan-30 de gedefinieerde eigenschap heeft, dan wel stroken vervaardigd van veerkrachtig en flexibel materiaal.

Als ringvormig element voor de wapeningsstructuur kan ook een strook, meer in het algemeen tan minste één laag van polymeer materiaal worden gebruikt, zoals getrokken nylon, verknoopt polyurethan, 35 polyester, met een variabele dikte bijvoorbeeld tussen de 0,1 en 2 mm.

8400941 -6-

Deze lagen kunnen zich over de gehele riembreedte uitstrekken en aan het eerste polymere materiaal zijn gehecht bijvoorbeeld in een tussengelegen positie, door vulcanisatie of adhesie. Deze continue laag van materiaal dat in de dikte van het riemmateriaal is ingebed, 5 wordt eveneens geperforeerd indien in het gehele riemlijf en over de gehele ontwikkeling daarvan met behulp van geschikte gereedschappen de gaten worden aangebracht voor aangrijping op de poelie-uitsteeksels.

Het is duidelijk dat in dit geval het materiaal in strookvorm of meer in het algemeen de lagen van polymeer materiaal, zich ook in 10 de zone moeten uitstrekken tussen opeenvolgende gaten en niet 'alleen in de zijzones van de riem.

Bij voorkeur is in het polymere basismateriaal van de riem ten minste één niet georiënteerd wapeningsmateriaal aangebracht.

Dit materiaal kan de vorm hebben van korte filamenten die uniform in 15 het basismateriaal, zijn verdeeld of anders de vorm hebben van één of meer viltlagen die door het riemmateriaal zelf zijn geïmpregneerd en die daarin zijn opgenomen, In beide gevallen wordt door het wapening-materiaal niet verhinderd dat een voorkeursoriëntatie in de massa van het basismateriaal optreedt.

20 De werking en het gedrag tijdens bedrijf, van de riem volgens de uitvinding zijn als volgt:

Indien de riem om de roterende elementen 2 en 3 is geslagen, zoals af geheeld in fig. 1, nemen de riemdelen die in de tekening met de cijfers 15 en 16 zijn aangegeven en die om de cilindrische opper-25 vlakken 5 van de roterende elementen 2 en 3 zijn gewikkeld, een in hoofdzaak boogvormige configuratie aan zonder dat krachten op de assen A2 en A3 behoeven te worden uitgeoefend om de assen uit elkaar te trekken en aldus een initiële spanning in de riem op te wekken.

Dit is het gevolg van hetzij de beschreven riemstructuur, hetzij de 30 aard en/of de eigenschappen van het basismateriaal waaruit de riem zelf is vervaardigd.

Tijdens bedrijf, wanneer de beweging door de riem wordt overgedragen van het aandrijvende roterende element naar het aangedreven roterende element, blijven de gewikkelde lengten 15 en 16 steeds met 35 de corresponderende koppeloppervlakken 5 in aanraking en derhalve wordt de aangrijping tussen de gaten 6 van de riem en de pennen 4 8400941 -7- van de roterende elementen 2 en 3 steeds correct gehandhaafd. Deze gunstige conditie is het gevolg van het feit dat zelfs tijdens bedrijf de elastische belasting van de riemstukken 15 en 16 die om de poelies zijn gewikkeld, steeds in hoofdzaak wordt gehandhaafd hoewel door de 5 aanwezigheid van de gaten 6 in de riem deze geometrisch gezien discontinuïteiten zou moeten vertonen. Dit is het gevolg van hetzij de aard van het riemmateriaal zelf, hetzij van de betreffende riemstruc-tuur.

Indien het aandrijvende roterende element via de riem een 10 bepaald vermogen overdraagt op het aangedreven roterende element, brengt elke pen 4 die met een corresponderend gat 6 is gekoppeld op de riem een tangentiale kracht T, die schematisch in fig. 8 is weergegeven, over en deze kracht wekt op het actieve oppervlak van het gat zelf een drukverdeling £ op met in hoofdzaak het patroon zoals 15 in deze figuur is aangegeven. Als gevolg van de dimensies van elk tussendeel 17 van riemmateriaal gelegen tussen twee opeenvolgende / gaten 6 en als gevolg van de aard van het riemmateriaal zelf, worden geen waarneembare vervormingen in de verbindingsdelen 17 zelf opgewekt en de drukken £ worden op de ringvormige elementen 7 van de wapenings-20 structuur overgedragen, hetgeen ook het doel is, namelijk het opvangen van tangentiale krachten die tijdens bewegingsoverdracht worden opgewekt. Derhalve is een structuur verkregen waarin het riemmateriaal dat zich tussen twee opeenvolgende gaten 6 bevindt, een mechanische weerstand en stijfheid heeft die voldoende is voor het toelaten van een 25 effectieve overdracht van drukken p van. de verbindingsdelen 17 op de ringvormige elementen 7 van de wapeningsstructuur, zonder dat vervormingen worden veroorzaakt, noch in de gaten, noch in de verbindingsdelen 17 die de geometrische vorm van de koppeling zouden kunnen variëren of die cyclische vervormingen in het riemmateriaal zouden kunnen induce-30 ren met als gevolg overmatige verhittingen veroorzaakt door interne demping en tenslotte vermoeidheidsbreuk. Het is bovendien gebleken dat de aangrijpingsomstandigheden tussen de riem en de roterende elementen steeds optimaal blijven zelfs in het geval de assen A2 en A3 niet evenwijdig zouden zijn of indien de vlakken niet zouden samen-35 vallen waarop de assen van de pennen 4 van de roterende elementen 4 en 5 zich bevinden.

8400941 -8-

Bovendien is de riem volgens de uitvinding uiterst licht en heeft een gewicht per lengte-eenheid, in relatie met de overgedragen tangentiale kracht, die duidelijk lager ligt dan het overeenkomstige gewicht onder dezelfde omstandigheden, van bekende drijfriemen.

5 Als gevolg van het geringere gewicht zijn kritische trillings- frequenties waargenomen bij rotatiesnelheden die vrij hoog liggen, in ieder geval veel hoger dan die welke tijdens bedrijf zijn waargenomen bij dergelijke bekende transmissies. Dergelijke trillingen zijn bovendien sterk gedempt als gevolg van de geringe traagheid van 10 de riem per lengte-eenheid. Deze laatste, gunstige eigenschap laat dan ook een snelle en gemakkelijke overgang toe door het snelheden-bereik waarin de in het voorgaande genoemde kritische frequenties nu juist zijn waargenomen en waarborgt op betrouwbare wijze het bereiken van de werkomstandigheid waarbij dergelijke kritische frequenties 15 niet aanwezig zijn.

Bovendien is een gevolg van het geringe gewicht van de riem en de aard van het riemmateriaal een aanzienlijke geruisloosheid tijdens bedrijf, in het bijzonder bij zeer hoge snelheden.

Tenslotte kan de riemconstructie worden gebruikt voor het met 20 de oppervlakken 5 van de roterende elementen 2 of 3 koppelen van zowel het hoofdoppervlak 8 als het hoofdoppervlak 9 en derhalve is een voordeel van de drijfriem volgens de uitvinding dat koppelingen tot stand kunnen worden gebracht met elk van de riemoppervlakken. De constructie. van de riem is uiterst eenvoudig en de riem kan dan ook door 25 extrusie van een materiaalstrook, waarin reeds de draden voor het vervaardigen van de ringvormige elementen 7 aanwezig zijn, worden vervaardigd waarbij de gaten 6 op elke gewenste wijze vervolgens kunnen worden aaigebracht. Door het afsnijden van geschikte lengten van een dergelijke strook en door aansluiting van de uiteinden van dergelijke 30 lengten waarbij bekende, technieken kunnen worden toegepast, kunnen riemen worden, vervaardigd met tevoren gekozen afmetingen.

Het is duidelijk dat zonder buiten het raam van de uitvinding te treden, riemstructuren in de diverse in het voorgaande beschreven uitvoeringsvormen kunnen worden gemodificeerd zowel voor wat betreft 35 de vorm als voor wat betreft de plaatsing van de diverse onderdelen. Ook de genoemde materialen kunnen door andere geschikte materialen worden vervangen.

84 0 ö 9 4 1

Claims (12)

1. Eindloze drijfriem voor het overbrengen van beweging tussen twee elementen die elk roteerbaar zijn om een as en zijn uitgerust met in radiale richting ten opzichte van deze as uitstekende pennen die in corresponderende zittingen in de riem zelf kannen reiken, 5 met het kenmerk, dat de riem is vervaardigd uit een primair, vervormbaar polymeer materiaal met een Shore-A hardheid groter dan 75° en voorzien van een wapeningsstructuur die een aantal ringvormige elementen omvat die in het primaire materiaal zijn ingebed en zijn vervaardigd van een secundair materiaal met een rekbaarheid die aanzienlij lijk kleiner is dan die van het primaire materiaal.

2. Riem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ringvormige elementen in vlakken liggen die in hoofdzaak evenwijdig aan het langs-middenvlak van de riem zijn georiënteerd.

3. Riem volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk,- dat de wape-15 ningsstructuur is voorzien van ten minste twee reeksen van ringvormige elementen elk aan één zijde van de genoemde zittingen. ;

4. Riem volgens één van de voorgaande conclusies, gekenmerkt door ten minste één reeks gaten waarvan de hartlijnen in hoofdzaak ia het middenlangsvlak van de riem liggen, waarbij de breedte van de 20 riem is gelegen tussen twee maal en vier maal de diameter van de gaten.

5. Drijfriem volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de diameter van elk van de gaten is gelegen tussen 3/10 en 8/10 van de afstand tussen de assen van twee opeenvolgende gaten.

6. Riem volgens één van de conclusies 1-3, met het kenmerk,.dat 25 deze is voorzien van een reeks gaten elk gelegen in een vlak even wijdig aan het middenlangsvlak van de riem, waarbij aan elke zijde van elke reeks gaten een reeks ringvormige elementen is aangebracht.

7. Riem volgens één van de conclusies 1-3, gekenmerkt door twee reeksen zittingen, elk zodanig gevormd en gepositioneerd dat een 30 uitsparing in één van de riemranden ontstaat, waarbij elk van de zittingen een in hoofdzaak boogvormige omtrek heeft en de genoemde ringvormige elementen van de wapeningsstruccuur zijn aangebracht in het centrale deel van de riem tussen de twee reeksen uitsparingen.

8. Riem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in het primaire materiaal ten minste één niet georiënteerd wapeningsmateriaal is aangebracht.

8. C 0 5 4 1 -10- Λ

9. Riem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het primaire 5 materiaal een rubbermengsel is.

10. Riem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het secundaire materiaal staal is.

11. Riem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het secundaire materiaal' glas is en elk van de ringvormige elementen is voor- 10 zien van één of een aantal draden of glasvezelkoorden.

12. Riem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het secundaire materiaal een strook, is van elastomeer of plastomeer materiaal met dezelfde breedte als de riem zelf. 8400941